专利名称：一种热压烧结机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热压设备，具体涉及一种合金刀头的热压烧结自动化设备。
背景技术：
热压烧结设备，是冶金产品如刀头等系列产品零部件生产过程中必须使用的工艺装备，通常各种冶金块如刀头等零件在热压烧结前，需将冷压结块人工装入热压模具中(刀头热压生产采用石墨模具)，将零件与模具同时进行加热烧结冶金，烧结完成后将零件与模具重新进行拆分。整个热压烧结的生产过程是在敞开的环境中进行的。这种热压烧结的冶金块如刀头的生产过程，存在如下问题
冷压结块由于材料及粘接剂原因，热压烧结前的冷压结块间的结合力较差，容易造成人工搬运转运过程中的磕碰不合格，可靠性差。零件及模具量大，占用库存空间大，生产线较长，生产过程不连续，效率低。人工装模及生产过程中的损耗致使所需模具周转量大，人力资源占用量大，成本较高。敞开式生产的能源损耗极其严重，模具加热生产过程中的热能量散失到空气中，热能实际有效利用率极低。工作场地局部环境污染破环严重，生产过程中产生的大量化学烟尘、有害气体散布在有限的空间内，严重伤害人体健康，但难以进行有效防护。生产的产品受模具限制，烧结后的产品强度一致性差。因此，急需一种环保、节能，又能减少人力成本、提高生产效率、可满足实际生产使用的热压烧结设备方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中不足而提供一种占用空间面积较小，可靠性高，节能环保，自动化程度高的热压烧结机。本发明的目的是这样实现的
一种热压烧结机，包括机架外壳、以及设置在机架外壳内的主机，所述的主机包括主机架、上冲头、下冲头、工作台板、加热组件、上油缸、下油缸，所述的主机架包括主机上板、主机下板，所述的主机上板和主机下板之间通过立柱支撑，所述的立柱上套装有工作台板，所述的加热组件设置在工作台板上，所述的工作台板上还设置有工件拆卸装置，所述的上油缸、下油缸分别设置在主机上板、主机下板中心部位，所述的上冲头、下冲头分别与上油缸、下油缸连接；
所述的机架外壳的上部设置有吸尘管，所述的机架外壳外部还设置有监测控制系统，所述的监测控制系统与主机连接。根据权利要求I所述的一种热压烧结机，其特征在于所述的上油缸通过油缸法兰与上导向板螺栓连接，所述的上导向板与上冲头螺栓连接，同时所述的上导向板通过上导向柱与主机上板连接；
所述的下油缸也通过油缸法兰与下导向板螺栓连接，所述的下导向板与下冲头也通过螺栓连接的方式连接，所述的下导向板通过下导向柱与主机下板连接。所述的立柱通过螺钉固定在主机上板和主机下板之间。
所述的工作台板的中心部位设置有一通孔结构，所述的加热组件包括上盖板、下支撑板、上绝缘板、下绝缘板、加热电炉、阴模盖板，其中所述的上盖板、下支撑板分别通过上紧定螺钉、下紧定螺钉固定在通孔结构的两端，所述的加热电炉布置在该通孔结构内部的两侧，所述的上绝缘板设置在加热电炉与上盖板之间，所述的下绝缘板设置在加热电炉与下盖板之间，所述的上盖板、下支撑板的中心部位均为通孔结构，所述的阴模盖板固定安装在上盖板的通孔结构内，所述的下绝缘板、阴模盖板上均设置有热电偶。所述的加热电炉外侧的工作台板内布置有冷却管路。所述的主机上板上设置有千分表。所述的工件拆卸装置包括滑台、横向移动气缸一、横向移动气缸二、气抓一、气抓二、气抓连接板一、气抓连接板二、气动抓手气缸，其中所述的滑台通过螺钉固定设置在工作台板上，所述的滑台上并排设置有横向移动气缸一、横向移动气缸二，所述的滑台上还固定设置有一与横向移动气缸一和横向移动气缸二并排并排布置的导轨，所述的导轨的两端分别于气抓连接板一、气抓连接板二活动连接，同时，所述的横向移动气缸一和横向移动气·缸二分别与又分别与气抓连接版一和气抓连接板二连接；
所述的气抓连接板一、气抓连接板二分别与气抓一和气抓二垂直固定连接，所述的滑台上还设置有光电开关。所述的气抓一和气抓二均包括气动抓手气缸，所述的气动抓手气缸与光电开关控制连接。所述的气抓连接板一与导轨连接的部位设置有缓冲器板，所述的缓冲器板上设置有缓冲器。所述的吸尘管通过螺栓连接的方式吊装在机架外壳顶部。所述的监测控制系统采用PLC进行控制。所述的主机还安装有拖链。本发明具有如下的优点
本发明所述“类柱状小型冶金件”，指的是可近似归类为圆柱状或多棱柱状的单体或组合体零件，以及小锥度的椎体及其组合件。该发明热压烧结机包括机架部件、零件输送带部件、零件定位输送带部件、零件装卸部件、阴模模具与烧结炉部件、阳模具压头与主机部件、除尘部件、自动监测控制系统以及液压系统、气动系统、随机附带的水冷系统。组成整机的所有部件，均以机架部件为基础，共同形成了一个有机整体；包括液压回路、气动回路、水冷系统、电器回路、监测装置、控制部分的各组成件、组成部件，均合理分布于机架的各个部位。较佳地，围绕阴模模具与烧结炉部件，机架上部自身围组了一个相对封闭的结构，为烧结过程中产生的烟尘、有害气体提供了一个合理的暂时容留空间，为有效除烟、除尘及有害气体创造了良好的条件。较佳地，一体化的设计使设备的转运与安装非常方便。较佳地，阴模模具与烧结炉部件和阳模模具与主机组件的合理联系、连接部位，以及整机的可围绕设备周缘任意定位操作控制的控制面板，组成了一个优良的人机工程工作环境。
较佳地，所述零件输送带，通过由伺服电机带动的同步传送带，依次均匀、准确地将半成品零件定位于设定位置。伺服电机受推送信号和零件抓取气爪以及控制程序的同时控制，适时以不同速率作旋转运动，同时该运动转化为半成品零件的直线进给运动，保证了半成品零件的准确、高效供给至生产线的同步带精确定位输送带推动工位。较佳地，零件伺服电机同步带精确定位输送，保证了要进行烧结强化的零件，极易进行准确抓取，使零件装卸组件自动化的实现成为可能。该发明方案设计了零件的精确装夹、下线自动化机构。较佳地，本发明设计了调节、调整方便易学的零件自动化装卸部件。气、电控制气动抓手纵向运动抓取零件，传输抓取信号，然后横向直线运动到零件放置工位的正上方，接受控制系统的零件释放信号，气动抓手纵向运动释放零件，零件做自由落体运动放入烧结炉预设位置，烧结完成时，通过另一个气、电控制气动抓手做零件下线动作，将成品零件释放到下线滑道上，实现了半成品零件到成品零件的装卸高效自动化，大大提高了零件的装卸准确性与装卸效率。
开创性的采用了新颖的、适用的阴模模具与烧结炉的小型化、一体化密闭隔热优化设计，将阴模模具材料由石墨材料优化为耐热钢制模具，改变了传统的无烧结炉采用石墨模具直接敞开式通电加热的生产方式，使烧结生产过程在绝热环境中连续加热运行；烧结生产过程中，阴模不再从加热炉中取出。当阴模和烧结炉内的微环境升温到所需生产工艺温度后，自动测温装置将信号传送到控制程序中，自动改变加热功率进入精确节能温度控制程序。仅仅存在由于密封不严、炉壁材料热能辐射、阳模具压紧缩放以及零件取放过程中，带走或散失部分能量，烧结炉设计有效防止了热量的无效损耗，能量利用率由传统的不足20%提高到80-90%。除对模具与烧结炉的绝热结合底座炉衬提出了较高的零件加工精度要求和强度要求以及良好的热环境中的底座炉衬精度和强度保持能力以便阴模模具进行精确定位装夹外，阴模模具与烧结炉进行的小型化、一体化密闭隔热优化设计避免了零件堆积转运、石墨模具粉化、模具清洁不合格等造成的产品不合格现象；避免了模具更换形成的繁重的体力劳动。仅仅在生产不同型号的产品时，才进行模具的更换与调整，其余生产过程均进行自动化作业，大大节省了模具储备量、零件备品量、和人力资源，节约了生产场地面积。阴模模具与烧结炉进行的小型化、一体化密闭隔热优化设计，使多工位的整体机更新设计、提高效率和场地利用率、劳动生产率成为现实。同时，烧结炉进行的小型化隔热新型设计大大减小了能量供应功率(传统热压烧结电功率单机负荷达65千瓦以上)，单工位单零件烧结设备变压器功率仅需3千瓦左右，单台设备的电能消耗仅需6千瓦左右，普通小功率电路即可满足自动化生产的需要(节省了进行专用供电线路架设改造所需的较高费用)。设备变压器在设备上的布置极易进行优化紧凑设计。阴模模具与烧结炉的小型化、一体化密闭隔热综合优化设计，是冶金设备自动化的一次革命性提升，是引领行业进步的重大发明。新颖而且适用的，相比传统的阳模具压头与主机组件，本发明设计了阴模具上下贯通结构，使阳模具与阴模具在设备上的位置分割开来，将两个阳模具压头进行了上下布局方式的运动设计，使外形尺寸相同、厚度尺寸不同的系列零件仅需一套模具即可满足生产使用需要，且厚度调整范围很大，可大大减少模具的储存量与损耗率；同时，为提高生产效率、降低能耗，可设计出同一工位同时加工多个相同尺寸零件的阳模具压头与烧结炉阴模具匹配结构。由于优化的阳模具压头与主机组件结构尺寸小巧合理，往往使在同一机架上放置两个甚至多个工位的模具与主机组件进行自动化生产大大节省设备占据的空间；同时，工装模具调整定位方便，零件厚度数据采集精确，可良好的进行集中管理，一种零件进行一次集中调整即可实现连续可靠的安全生产。新颖而且适用的，本发明设计了专门的除尘部件，通过除尘管道将封闭在设备封闭空间内的零件烧结过程中产生的烟尘和有害气体抽排入净化管路内，避免了传统烧结方式对生产局部微环境的污染及对现场工作人员健康的严重损害，具有很好的环保效能。新颖的，本发明的自动监测控制系统不但非常完善，提供了从半成品零件上线到成品零件下线，从零件定位装夹到零件加工，从零件数字计量到防止遗漏，从零件加热到零件冷却的全过程自动化控制，在设备调试、模具安装合格时，操作人员只需在控制面板上根据PLC程序设置零件烧结的具体工艺参数，就可方便地设定或获取生产过程中的所有有关 数据或参数，而且零件生产过程中装夹遗漏时，设备自动监测调整生产方式与计数值，优于人工目视加料，可有效防止无零件状况下的无效能量损失。较佳地，液压系统、气动系统、随机附带的水冷系统均组装连接到机架部件上，缩小了整机体积，减少了布置空间。烧结后的零件在线冷却，避免了传统的再次进行降温冷却的附加工序。需要进一步明确的是，自动热压烧结设备方案中的每一个部件以及零件的在线运动的每一步都是互为条件的，都是整体方案的有机组成部分，任何部件的缺失都会造成效率、效益的降低。
图I为本发明的主机的结构示意图。图2为加热组件的结构示意图。图3为吸尘管在机架外壳内的布置结构示意图。图4为图3的俯视结构示意图。图5为工件拆卸装置的结构示意图，
图6为图5的俯视结构意图。图7为图I中A部分的结构示意图。图8为图I中B部分的结构示意图。图9为图I中C部分的结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的描述。如图1、2、3、4、5、6、7、8、9所不,一种热压烧结机,包括机架外壳I、以及设置在机架外壳I内的主机2，所述的主机2包括主机架、上冲头19、下冲头20、工作台板6、加热组件8、上油缸18、下油缸9，所述的主机架包括主机上板3、主机下板7，所述的主机上板和3主机下板7之间通过立柱5支撑，所述的立柱5上套装有工作台板6，所述的加热组件8设置在工作台板6上，所述的工作台板6上还设置有工件拆卸装置13，所述的上油缸18、下油缸9分别设置在主机上板3、主机下板7中心部位，所述的上冲头19、下冲头20分别与上油缸18、下油缸9连接；
所述的机架外壳I的上部设置有吸尘管11，所述的机架外壳I外部还设置有监测控制系统，所述的监测控制系统与主机2连接。所述的上油缸18通过油缸法兰15与一上导向板14螺栓连接，所述的上导向板14与上冲头19螺栓连接，同时所述的上导向板14通过上导向柱16与主机上板3连接；
所述的下油缸9也通过油缸法兰与下导向板12螺栓连接，所述的下导向板12与下冲 头20也通过螺栓连接的方式连接，所述的下导向板12通过下导向柱10与主机下板7连接。所述的立柱5通过螺钉固定在主机上板3和主机下板7之间。所述的工作台板6的中心部位设置有一通孔结构，所述的加热组件包括上盖板6. I、下支撑板6. 2、上绝缘板6. 3、下绝缘板6. 4、加热电炉6. 5、阴模盖板6. 6,其中所述的上盖板6. I、下支撑板6. 2分别通过上紧定螺钉6. 7、下紧定螺钉6. 8固定在通孔结构的两端，所述的加热电炉6. 5布置在该通孔结构内部的两侧，所述的上绝缘板6. 3设置在加热电炉6. 5与上盖板6. I之间,所述的下绝缘板6. 4设置在加热电炉6. 5与下支撑板6. 2之间,所述的上盖板6. I、下支撑板6. 2的中心部位均为通孔结构，所述的阴模盖板6. 6固定安装在上盖板6. I的通孔结构内，所述的下绝缘板6. 2、阴模盖板6. 6上均设置有热电偶6. 9。所述的加热电炉6. 5外侧的工作台板6内布置有冷却管路19。所述的上导向板14上设置有千分表4。所述的工件拆卸装置13包括滑台13. I、横向移动气缸一 13. 2、横向移动气缸二13. 3、气抓一 13. 4、气抓二 13. 5、气抓连接板一 13. 6、气抓连接板二 13. 7、气动抓手气缸13. 8，其中所述的滑台13. I通过螺钉固定设置在工作台板6上，所述的滑台13. I上并排设置有横向移动气缸一 13. 2、横向移动气缸二 13. 3,所述的滑台13. I上还固定设置有一与横向移动气缸一 13. 2和横向移动气缸二 13. 3并排并排布置的导轨13. 9,所述的导轨13. 9的两端分别与气抓连接板一 13. 6、气抓连接板二 13. 7活动连接，同时，所述的横向移动气缸一 13. 2和横向移动气缸二 13. 3又分别与气抓连接板一 I. 6和气抓连接板二 13. 7连接；
所述的气抓连接板一 13. 6、气抓连接板二 13. 7分别与气抓一 13. 4和气抓二 13. 5垂直固定连接，所述的滑台13. I上还设置有光电开关13. 10。所述的气抓一 13. 4和气抓二 13. 5均与气动抓手气缸13. 8连接，所述的气动抓手气缸13. 8与光电开关控制连接。所述的气抓连接板一 13. 6与导轨13. 9连接的部位设置有缓冲器板13. 11，所述的缓冲器板13. 11上设置有缓冲器。所述的吸尘管11通过螺栓连接的方式吊装在机架外壳I顶部。所述的监测控制系统采用PLC进行控制。所述的主机2还安装有拖链17。工作原理
在零件加工过程中，当一个零件烧结完成、需要继续进行下一个零件的烧结循环时，监测控制系统发出指令，在滑台13. I上的横向移动气缸缸杆缩回，拉动(所述的气抓连接板与横向移动气缸通过连接球头、球头销轴件连接)气爪连接板沿导轨13. 9作直线运动靠近主机组件的工作台板6，到达设定零件抓取位置时，气动抓手气缸的电控换向阀打开进气，气动抓手气缸向气缸中间位置从两端同时缩进，带动气抓上的接触块抓取同步带定位输送带部件在输送带顶面上输送到位的烧结前的零件，同时气抓端部的刀头限位板限定住刀头的横向前后位置，完成预烧结零件的抓取动作；监测控制系统发出继续缩回指令，横向移动气缸继续靠近主机的工作台板6，当接近预设位置时，安装在缓冲器板上的缓冲器减缓横向移动气缸的移动速度，直至到达预设位置，横向移动气缸完全停下来；光电开关13. 10发出到位信号，控制程序发出零件释放指令，气动抓手气缸的电控换向阀反向打开进气，气动抓手气缸从气缸中间位置向两端同时放开，带动气抓将零件释放到预定工位的正上方；控制程序发出返回指令，气动抓手气缸返回原始位置；至此，零件抓取到进入预设烧结工位的动作完成，进入零件的烧结加工过程。零件的烧结加工过程完成，烧结后的零件被阳模模具压头与主机组件0700的下冲头顶升到预设零件下线位置，等待下线。较佳地，零件装料时的最远位置调整，仅需对光电开关上的调节块进行调节，调节·螺钉进行拧入或拧出即可方便调节，具体结构不再赘述。较佳地，零件卸料抓取时的精确位置调整，仅需对光电开关上的调节块进行调节，调节螺钉进行拧入或拧出即可方便调节，具体结构不再赘述。具体地，所述的加热组件过下紧定螺钉6. 8、下支撑板(高耐热钢)6. 2与工作台板6连接，提供了阴模模具(高耐热钢)和加热电炉6. 5的安装基础精确凹槽，电炉下绝缘板6. 4不但为阴模模具提供了精确支撑，而且构成了下部的绝缘绝热功能，电炉上绝缘板6. 3及阴模盖板6. 6构成了上部的绝缘绝热功能购件，上紧定螺钉6. 7和上盖板6. I将阴模模具和加热电炉6. 5紧固到为一体，插入阴模模具的盖板固定销限制了阴模盖板6. 6的角向自由度。热电偶6. 9是热压烧结过程中的温度自动测量、监测、控制元件，为烧结过程提供实时的温度数据。特别地，加热电炉由电阻线圈、绝缘绝热支撑、绝缘绝热机体以及接线柱等构成了高效、节能、绝缘的零件及阴模模具的加热能源装置。阴模模具的上下孔提供了阳模具升降空间，阴模模具与阳模具压头共同组成了精确的零件热压厚度尺寸。具体地，吸尘管在本发明中，可根据机头多少，设计成多机头用多吸气口结构，简洁闻效。
权利要求
1.一种热压烧结机，包括机架外壳、以及设置在机架外壳内的主机，所述的主机包括主机架、上冲头、下冲头、工作台板、加热组件、上油缸、下油缸，所述的主机架包括主机上板、主机下板，所述的主机上板和主机下板之间通过立柱支撑，所述的立柱上套装有工作台板，所述的加热组件设置在工作台板上，所述的工作台板上还设置有工件拆卸装置，所述的上油缸、下油缸分别设置在主机上板、主机下板中心部位，所述的上冲头、下冲头分别与上油缸、下油缸连接； 所述的机架外壳的上部设置有吸尘管，所述的机架外壳外部还设置有监测控制系统，所述的监测控制系统与主机连接。
2.根据权利要求I所述的一种热压烧结机，其特征在于所述的上油缸通过油缸法兰与上导向板螺栓连接，所述的上导向板与上冲头螺栓连接，同时所述的上导向板通过上导向柱与主机上板连接； 所述的下油缸也通过油缸法兰与下导向板螺栓连接，所述的下导向板与下冲头也通过螺栓连接的方式连接，所述的下导向板通过下导向柱与主机下板连接。
3.根据权利要求I所述的一种热压烧结机，其特征在于所述的立柱通过螺钉固定在主机上板和主机下板之间。
4.根据权利要求I所述的一种热压烧结机，其特征在于所述的工作台板的中心部位设置有一通孔结构，所述的加热组件包括上盖板、下支撑板、上绝缘板、下绝缘板、加热电炉、阴模盖板，其中所述的上盖板、下支撑板分别通过上紧定螺钉、下紧定螺钉固定在通孔结构的两端，所述的加热电炉布置在该通孔结构内部的两侧，所述的上绝缘板设置在加热电炉与上盖板之间，所述的下绝缘板设置在加热电炉与下盖板之间，所述的上盖板、下支撑板的中心部位均为通孔结构，所述的阴模盖板固定安装在上盖板的通孔结构内，所述的下绝缘板、阴模盖板上均设置有热电偶。
5.根据权利要求5所述的一种热压烧结机，其特征在于所述的加热电炉外侧的工作台板内布置有冷却管路。
6.根据权利要求I所述的一种热压烧结机，其特征在于所述的上导向板上设置有千分表。
7.根据权利要求I所述的一种热压烧结机，其特征在于所述的工件拆卸装置包括滑台、横向移动气缸一、横向移动气缸二、气抓一、气抓二、气抓连接板一、气抓连接板二、气动抓手气缸，其中所述的滑台通过螺钉固定设置在工作台板上，所述的滑台上并排设置有横向移动气缸一、横向移动气缸二，所述的滑台上还固定设置有一与横向移动气缸一和横向移动气缸二并排并排布置的导轨，所述的导轨的两端分别于气抓连接板一、气抓连接板二活动连接，同时，所述的横向移动气缸一和横向移动气缸二又分别与气抓连接板一和气抓连接板二连接； 所述的气抓连接板一、气抓连接板二分别与气抓一和气抓二垂直固定连接，所述的滑台上还设置有光电开关。
8.根据权利要求7所述的一种热压烧结机,其特征在于所述的气抓一和气抓二均与气动抓手气缸连接，所述的气动抓手气缸与光电开关控制连接。
9.根据权利要求7所述的一种热压烧结机，其特征在于所述的气抓连接板一与导轨连接的部位设置有缓冲器板，所述的缓冲器板上设置有缓冲器。
10.根据权利要求I所述的一种热压烧结机，其特征在于所述的吸尘管通过螺栓连接的方式吊装在机架外壳顶部。
11.根据权利要求I所述的一种热压烧结机，其特征在于所述的监测控制系统采用PLC进行控制。
12.根据权利要求I所述的一种热压烧结机，其特征在于所述的主机还安装有拖链。
全文摘要
本发明涉及一种热压设备，具体涉及一种合金刀头的热压烧结自动化设备，包括机架外壳、以及设置在机架外壳内的主机，所述的主机包括主机架、上冲头、下冲头、工作台板、加热组件、上油缸、下油缸，所述的主机架包括主机上板、主机下板，所述的主机上板和主机下板之间通过立柱支撑，所述的立柱上套装有工作台板，所述的加热组件设置在工作台板上，所述的工作台板上还设置有工件拆卸装置，所述的上油缸、下油缸分别设置在主机上板、主机下板中心部位，所述的上冲头、下冲头分别与上油缸、下油缸连接，自动热压烧结设备方案中的每一个部件以及零件的在线运动的每一步都是互为条件的，都是整体方案的有机组成部分，任何部件的缺失都会造成效率、效益的降低。
文档编号B22F3/16GK102886519SQ20121039165
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月16日 优先权日2012年10月16日
发明者曹新民, 郭晓华, 时进通, 赵胜立, 曹贻涛 申请人:郑州机械研究所